KR101936125B1 - Dpf를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ash) 제거 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH)를 제거하기 위하여 프레임과 배관을 갖는 제거 장치로 카본 및 애쉬를 제거하는 방법에 관한 것으로, 상기 DPF를 자동차로부터 분리하여 상기 제거 장치에 결합하는 (1)과정과; 상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF에 설정된 시간 동안 수용 또는 통과가능하게 상기 DPF로 세정제를 공급하여 상기 DPF 내의 카본 및 애쉬를 세정하는 (2)과정과; 상기 (2)과정의 세정제를 배출하고 상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF 내의 잔존 세정제를 중화시키기 위해 중화제로 중화하는 (3)과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 자동차 부품들에 고착된 카본 및 애쉬 등을 보다 간단하고 편리하게 효과적으로 제거할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있으면서도 자동차 부품에 손상이나 훼손 등을 예방할 수 있다.

Description

DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치 {Carbon and Ash Detergent Removing Method from Automobile parts including DPF and Device thereof}

본 발명은 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히, DPF를 포함하는 자동차 부품에 고착된 카본 그을음(Carbon Soot)을 간단하고 효율적으로 제거할 수 있으면서 자동차 부품에 손상을 예방할 수 있도록 제거 방법 및 장치의 구조를 개선한 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

사람이나 화물 등이 이동하는 수단으로 승용차, 버스, 트럭, 오토바이, 배, 항공기, 농업용 기계 등이 활용된다. 이러한 이동수단들은 다양한 종류의 원료를 사용하여 이동수단들을 움직일 수 있도록 내연기관이 구비되어 있다. 이러한 내연기관은 주로 휘발유를 사용하는 가솔린엔진과 경유를 사용하는 디젤엔진으로 구분된다.

내연기관 중 특히 경유를 연료로 장기간 사용하는 경우 연료가 연소되면서 발생하는 카본 그을음(carbon soot)과 같은 산화 노폐물이 내연기관 내부에 침착되어 축적되거나 산화 노폐물이 내연기관 내부에 존재하는 윤활유와 혼합되어 고점도를 갖는 점액질을 형성하여 내연기관 내부를 오염시키게 된다.

내연기관의 내부 오염은 내연기관 내부의 마찰 저항을 증진시킴과 동시에 연소실 내의 기밀성 및 압축성의 저하를 초래하고, 연료의 불완전 연소를 야기하게 된다. 또한, 특히 연료의 불완전 연소는 연료소비를 증가시킴과 동시에 일산화탄소나 산화질소를 포함한 배기 오염물질 및 연기의 발생을 증가시켜 심각한 환경오염 문제를 발생시키고, 특히 차체의 소음도 증가시켜 결과적으로 내연기관의 효율저하 및 수명 단축의 원인으로 작용한다.

이에 내연기관 내에 축적된 슬러지 및 산화 노폐물과 같은 오염물의 제거를 위한 많은 방법이 제시되어 있으며, 가장 일반적으로 적용되고 있는 제거방법은 내연기관 각 부품을 분해하고, 각 부품에 부착 또는 고착된 오염물을 세정하여 제거하고, 부품을 재조립하는 전문적 기술과 시간을 필요로 한다. 즉, 내연기관 내에 축적된 슬러지 및 산화 노폐물과 같은 오염물의 제거를 위해 장시간이 소요될 뿐만 아니라 쉽게 분해되지 않거나 정교한 부품의 경우 완전한 세정이 용이하지 않고 또한 세정에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 내연기관을 분해하지 않고 내연기관 내부에 세정액을 넣어 내연기관을 세정하는 방법이 제시되었으며, 그 대표적인 것은 플러싱 오일을 사용하는 세정방법이다. 플러싱 오일을 이용한 세정방법은 내연기관을 분해하지 않고 세정이 가능하다는 장점이 있으나 세정 시 오물의 표면만 세정되어 결과적으로 뛰어난 세정효과를 얻을 수는 없다는 단점이 있다. 이러한 세정에 사용되는 세정액 조성물의 일예가 대한민국 특허 제 2012-0134675호(2012. 12. 12)에 개시되어 있다.

그리고, 플러싱 오일을 이용한 세정방법의 단점을 보완하기 위해 엔진을 세정하는 방법의 일예가 대한민국 특허 제10-0800355호(2008. 01. 28)에 개시되어 있다.

다른 한편, 내연기관에서 배출되는 배기가스 중의 일부를 다시 흡기측으로 보내 연료 및 공기 혼합기에 혼합시켜 연소실로 유입되게 하는 배기가스 재순환장치(EGR : Exhaust Gas Recirculation)가 사용되고 있다.

이렇게 배기가스를 재순환시키면 새 혼합기의 충진율은 낮아지고 재순환된 배기가스에는 질소(N)에 비해 열용량이 큰 일산화탄소(CO)가 많이 함유되어 있어, 동일한 양의 연료를 연소시킬 때 온도상승률이 낮다. 또 공기에 비해 산소함량이 적은 배기가스가 연소에 관여하게 되어 연소속도가 감소하여 연소 최고온도가 낮아지게 된다. 그렇게 되면 NOx의 양은 현저하게 감소한다(약 60%까지). 그러나 배기가스 중의 HC와 CO의 양은 감소되지 않는다.

EGR은 NOx를 저감시키는 방법으로 효과가 있으며, 배기가스를 냉각시켜 재순환시키면 효과가 더욱 크지만, 혼합기의 착화성이 저하되고 기관의 출력은 감소한다. 또 재순환되는 양이 증가함에 따라 배기가스 중의 CO, HC 그리고 연료소비율은 증가한다. 이 외에도 재순환되는 양이 너무 많을 경우에는 기관의 운전 정숙도가 불량해지게 된다. 따라서 NOx의 배출량이 많은 운전영역에서만 선택적으로 적정량의 배기가스를 재순환시키도록 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 배기물질 중 NOx를 제거시키기 위한 또 다른 방법은 촉매작용을 통한 NOx의 분해(crack), 또는 환원물질을 이용한 NOx의 환원만이 이용되고 있다.

NOx저감을 위한 이상적인 해결책으로는 분해촉매기(추가적인 환원물질을 사용하지 않는, 예를 들면, SCR 촉매기(Selective Catalystic Reduction Catalysator))를 사용하여, 열적으로 불안정한 NO-분자를 N2와 O2로 환원시킬 수 있다.

그리고, EGR 등에 사용되는 부품에 배기가스 중의 카본 등 불순물이 고착되며, 고착된 카본 등이 흐름을 방해하거나 밸브 등의 제어를 원활하게 하지 못하여 카본을 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 디젤기관은 연소실에 공급된 연료와 공기를 동시에 압축하여 착화시키는 장치로서, 엔진수명이 길고 내구성이 뛰어난 반면에 대기오염에 심각한 영향을 미치는 입자상 물질(Particulate Matters)을 배출하는 문제가 있다.

입자상 물질은 통상적으로 일상에서 매연으로 정의되는데, 연료의 연소시 완전 연소되지 않고 대략 0.1 - 0.3μm 정도의 아주 작고 가벼운 입자로 대기 중에 배출되는 물질로 인간의 호흡기로 흡입되어 여러 가지 질병을 일으키는 요인이 되고 있다.

자동차 등의 배기가스 배출 규제가 점차 강화됨에 따라 입자상 물질의 배출을 저감하는 것이 매우 중요하게 되었고, 이에 대응하여 후처리 장치의 하나인 매연정화장치 내지 매연저감장치(DPF : Diesel Particulate Filter, 배기가스 후처리장치, 디젤 미립자 필터)가 엔진 배기계에 장착되고 있다.

매연정화장치는 필터를 이용하여 배기가스에 함유된 입자상물질을 걸러내어 입자상물질이 대기로 방출되는 것을 방지하는 것이며, 또한 일정량 이상의 입자상물질이 필터 내에 걸러졌을 경우 입자상물질을 제거하여 재생하게 된다. 그리고, 매연정화장치에서 유로를 형성하는 파이프 등에 카본 그을음(carbon soot) 등이 고착되어 이러한 것을 제거하는 것이 바람직하다.

배기 가스 후처리 장치 중 효율을 자랑하는 DPF의 가장 큰 문제점은 바로 애쉬(ash)의 형성이다. DPF 내에서 포집된 입자상물질을 연소하면 재인 애쉬를 남긴다. 이러한 애쉬가 생성되는 요인은 연료(경유), 연료 첨가제, 엔진오일 등이 연소, 엔진 마모 및 부식 등을 들 수 있다. 애쉬는 처음에는 입자상물질로 존재하다 반속되는 재생 과정(열처리, 연소 등)을 통해 점점 더 큰 입자를 형성하고, 결국에는 다공성의 필터 내부 벽면을 따라 막을 형성하여 다공성 필터를 막아 필터의 기능을 저하시키고 이러한 기능 저하는 배압의 증가와 강제 재생 주기를 단축시켜 연비 저하(약 4.5~7.0% 정도)의 원인이 되기도 한다.

이러한 카본 및 애쉬를 제거하는 방법은, 연소를 시키는 방법, 세정을 하는 방법 등이 있다.

여기서, 이러한 애쉬 성분 중 황산칼슘(CaSO4)이 녹는 온도는 1,460℃, 산화마그네슘(MgO)이 녹는 온도는 2,832℃, 황산마그네슘(MgSO4)이 녹는 온도는 1,124℃, 산화아연(ZnO)이 녹는 온도는 1,975℃, 인산아연(Zn2(P2P7))이 녹는 온도는 900℃로 각각 알려져 있다. 그리고, DPF를 구성하는 성분은 주로 세라믹으로 이러한 세라믹의 내열 온도(Heat Resistance)는 대체로 1,200 ~ 1,750℃의 범위이다.

DPF에 부착된 애쉬를 가열하여 제거하기 위하여 애쉬가 녹는 온도 이상으로 가열하여야 하나 애쉬가 녹는 점 이하에서 DPF를 구성하는 주성분인 세라믹이 녹기 때문에 가열하는 방법에도 한계를 갖는다.

세정하는 방법도 DPF의 부품에 고착된 카본과 애쉬(ASH)를 포함하는 불순물을 제거하기 위하여 DPF의 차압센서를 열고 세척제를 투입한 후 엔진을 고속으로 가동하여 앞에서 뒤로 밀어내는 방법으로 부품에 고착된 카본 등의 불순물을 제거하거나, DPF를 차량으로부터 탈거하여 가스 연소를 이용하여 불순물을 태워 제거하는 것이 일반적이다. 또한, 탈거된 DPF를 물과 같은 액체에 담근 상태에서 초음파를 발생시켜 불순물을 제거하는 방법도 있다.

그러나, 일반적인 종래기술인 센서를 열고 세척제를 투입한 후 앞에서 뒤로 밀어내는 방식과 가스를 연소시켜 불순물을 태우는 방식으로는 애쉬가 전혀 빠지지 않는다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하여 DPF 등의 자동차부품에 부착된 불순물을 제거하는 방법으로 DPF 등을 자동차로부터 분리하여 세정액에 일정 시간 담근 후 세척하여 불순물을 제거하는 것이 가장 바람직하고 이러한 카본 및 애쉬 등의 불순물을 세정하기 위한 세정제 중 하나가 본 출원인 내지 발명자가 발명하여 등록받은 특허 제1497879호, 제1567512호에 개시되어 있다.

그러나, 종래기술은 세정력은 뛰어나나 세정제의 성분의 화학적 작용으로 인해 특히 장기간 사용 시 세정의 대상이 되는 DPF내 Filter의 담체나 Washcoat의 손상이나 훼손을 발생시킬 우려가 있고 고착된 카본은 물론 쉽게 세척되지 않는 애쉬 등이 효과적으로 외부로 배출되지 않는다는 문제점을 가지고 있다. 종래기술의 문제점을 보여주는 일예로 DPF에 포집된 카본을 연소한 후 X-ray로 촬영한 상태를 나타낸 사진이 도 7에 도시되어 있으며 도 7에서와 같이 연소 후에도 일부 카본과 대부분의 애쉬는 DPF에 고착된 상태임을 알 수 있다.

본 발명의 목적은, 자동차 부품들에 고착된 카본 및 애쉬를 포함하는 입자상 물질을 보다 간단하고 편리하게 효과적으로 제거할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있으면서도 자동차 부품에 손상이나 훼손 등을 예방할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 고착화된 불순물을 제거하기 위하여 하나의 장치에서 세정 및 중화를 한 후 고압의 공기 등으로 충격을 가하여 불순물을 제거할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 세정 효과를 증대시켜 차량의 배기 성능을 향상시킬 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 제거 장치의 외부를 덮는 케이스를 부가하여 세정, 중화하는 과정에서 환경 오염을 최소화할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH)를 제거하기 위하여 프레임과 배관을 갖는 제거 장치로 카본 및 애쉬를 제거하는 방법에 있어서, 상기 DPF를 자동차로부터 분리하여 상기 제거 장치에 결합하는 (1)과정과; 상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF에 설정된 시간 동안 수용 또는 통과가능하게 상기 DPF로 세정제를 공급하여 상기 DPF 내의 카본 및 애쉬를 세정하는 (2)과정과; 상기 (2)과정의 세정제를 배출하고 상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF 내의 잔존 세정제를 중화시키기 위해 중화제로 중화하는 (3)과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬를 제거하는 방법에 의해서 달성된다.

또한, 상기 (3)과정 후에 상기 중화제를 배출하고 상기 DPF에 잔존하는 카본 및 애쉬가 충격에 의해 배출될 수 있도록 설정된 시간과 회수로 단속적으로 압축 공기를 상기 DPF에 통과시키는 (4)과정;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (3)과정에서 중화제는, 물, 구연산, 금속이온 봉쇄제, 소포제를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중화제는, 구연산이 15~25wt%, 금속이온 봉쇄제가 5~10wt%, 소포제가 3~7wt% 범위를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (2)과정의 세정제는, 물, 수산화칼륨(KOH), 소디움자일렌설포네이트(Sodium Xylene Sulfonate), 패티아민옥사이드(Fatty Amine Oxide), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(Diethylene Glycol Mono Buthyl Ether), 니트릴로트리아세트산(NTA, Nitrilotriacetic Acid), 폴리옥시알킬렌알킬에테르(Polyoxyalkylene Alkyl Ether), 음이온 인(Anionic Phosphoric) 화합물, 소포제(Antiforming Agent) 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 목적은, DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치에 있어서, 액체를 이송하는 액 배관 라인과 공기가 안내되는 공기 배관 라인을 지지하고, 상기 액 배관 라인과 상기 공기 배관 라인이 결합하는 하류측에 상기 DPF를 지지 가능하게 마련된 프레임과; 상기 액 배관 라인에 액을 공급하는 액 공급 펌프와, 상기 공기 배관 라인에 고압 공기를 공급 가능하게 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 액 배관라인을 통해 상기 DPF에 설정된 시간 동안 수용 또는 통과 가능하게 상기 DPF로 세정제를 공급한 후 설정된 시간이 경과된 후 상기 DPF 내의 잔존하는 세정제를 중화시키기 위해 중화제를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치에 의해서도 달성된다.

또한, 상기 제어부는, 상기 DPF를 중화한 후 상기 DPF에 잔존하는 카본 및 애쉬가 충격에 의해 배출될 수 있도록 설정된 시간과 회수로 단속적으로 압축 공기를 상기 공기 배관라인을 통해 상기 DPF로 공급되도록 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 DPF는 다수의 채널을 구비하고, 상기 DPF로 유입되는 공기를 목표로 상기 채널로 유도하는 가이드부를 포함하는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명에 따르면, 자동차 부품들에 고착된 카본 및 애쉬를 포함하는 입자상 물질을 보다 간단하고 편리하게 효과적으로 제거할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있으면서도 자동차 부품에 손상이나 훼손 등을 예방할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 고착화된 불순물을 제거하기 위하여 하나의 장치에서 세정 및 중화를 한 후 고압의 공기 등으로 충격을 가하여 불순물을 제거할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 세정 효과를 증대시켜 차량의 배기 성능을 향상시킬 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 제거 장치의 외부를 덮는 케이스를 부가하여 세정, 중화하는 과정에서 환경 오염을 최소화할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법의 개략적인 공정흐름도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치를 모식적으로 도시한 플로우챠트.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 카본 및 애쉬(ASH)를 제거하는 각 과정을 설명하기 위한 플로우챠트,
도 4a는 자동차 부품 중 DPF 장치를 설명하기 위한 개략 단면도,
도 4b는 고압의 공기로 충격을 주는 본 발명의 효과를 종래기술과 비교 설명하기 위한 도 4a의 확대단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 DPF 장치 단면도 및 평면도,
도 6은 도 2의 제거 장치에 배출되는 액을 포집하기 위한 수단을 추가한 상태를 개략적으로 도시한 플로우차트,
도 7은 DPF에 포집된 카본을 연소한 후 X-ray로 촬영한 상태를 보여주는 사진이다.

본 발명의 일실시예에 따른 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치(이하에서 ‘제거 방법’ 및 ‘제거 장치(100)’라 함)에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법의 개략적인 공정흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치를 모식적으로 도시한 플로우챠트이며. 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 카본 및 애쉬(ASH)를 제거하는 각 과정을 설명하기 위한 플로우챠트이고, 도 4a는 자동차 부품 중 DPF 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 도 4b는 고압의 공기로 충격을 주는 본 발명의 효과를 종래기술과 비교 설명하기 위한 도 4a의 확대단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 DPF 장치 단면도 및 평면도이며, 도 6은 도 2의 제거 장치에 배출되는 액을 포집하기 위한 수단을 추가한 상태를 개략적으로 도시한 플로우차트이고, 도 7은 DPF에 포집된 카본을 연소한 후 X-ray로 촬영한 상태를 보여주는 사진이다.

제거 장치(100)을 통해 카본 및 애쉬를 제거하는 방법은, 상기 DPF를 자동차로부터 분리하여 상기 제거 장치에 결합하는 (1)과정(도 1의 S110)과; 상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF에 설정된 시간 동안 수용 또는 통과가능하게 상기 DPF로 세정제를 공급하여 상기 DPF 내의 카본 및 애쉬를 세정하는 (2)과정(도 1의 S130, 도 3a 참조)과; 상기 (2)과정의 세정제를 배출하고 상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF 내의 잔존 세정제를 중화시키기 위해 중화제로 중화하는 (3)과정(도 1의 S150, 도 3b 참조);을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 (3)과정 후에 상기 중화제를 배출하고 상기 DPF에 잔존하는 카본 및 애쉬가 충격에 의해 배출될 수 있도록 설정된 시간과 회수로 단속적으로 압축 공기를 상기 DPF에 통과시키는 (4)과정(도 1의 S170, 도 3c 참조);을 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 설명의 편의상 제거 장치(100)의 배관은, DPF로 세정제(세정액)와 중화제(중화액)을 공급하는 액(체) 배관라인(도 2의 LTK LPP LTK1 VV2 STK2 3VV DPF VV5)과, 고압의 공기를 공급하는 공기 공급라인(도 2의 comp RV VV1 STK1 SV 3VV DPF VV5 라인과 comp RV VV3 STK2 3VV DPF VV5 라인)으로 구분된다.

여기서, ‘LTK’는 세정제 또는 중화제 저장탱크, RV는 압력조절밸브, PㆍG는 압력계, SㆍV는 안전밸브(safety valve), SV는 솔레노이드 밸브, STK1 및 STK2는 서비스탱크, 3VV는 삼방밸브(3-way valve), VV1 내지 VV5는 각 배관 라인을 개폐하는 개폐밸브, LPP는 액체를 가압하는 액체 이송펌프, LTK1은 LPP에서 공급된 액체를 설정된 량만큼 저장할 수 있는 정량액탱크를 각각 의미한다. 즉, LPP 펌프가 가동하여 LTK1의 탱크에 일정량만큼 액이 저장되면 LPP 펌프의 작동이 중지될 수 있으며, LTK1 탱크의 레벨센서(미도시)와 LPP 펌프가 자동으로 작동될 수 있도록 제어부에서 제어할 수 있다.

여기서, 각 부품 및 배관은 제거 장치(100)의 외관을 형성하고 각 부품과 배관을 지지 가능하게 견고하게 마련된 강제로 구성된 프레임(미도시)에 의해 지지된다.

먼저, 사용자가 세정 기간이 도래하거나 사용에 따라 세정을 필요로 하는 DPF를 차량으로부터 분해하고 제거 장치(100)의 배관 하류측에 결합하고, DPF 하류측에 VV5를 결합한다.

다음, 사용자는 도 3a에 도시된 바와 같이, 후술하는 세정제를 수용하는 LTK에 세정제를 투입하고, VV2, 3VV를 개방하고 최하단의 VV5는 폐쇄한다. 그런 후 사용자는 제어부(190)을 제어하여 LPP가 작동되어 LTK에 수용된 세정제를 LTK1 및 액 배관라인을 통해 DPF에 채워지도록 한다. 공급되는 세정제가 LTK1에 채워지면 세정액은 OVERFLOW되고 OVERFLOW된 세정제는 LTK로 회수될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 DPF에 채워진 세정제는 설정한 일정한 시간 동안 채워진 채로 그대로 두는 것이 바람직하다. 이러한 설정된 시간 동안의 세정제의 DPF 침적은 연소 등에 의해 DPF에 고착된 애쉬, 탄소를 DPF로부터 분리가 용이하도록 계면활성화 작용을 촉진하게 한다. 이는 빨래하는 과정에서 의류 등에 비누칠을 하고 일정 시간 비누가 의류 등에 배여 있도록 하는 것과 같은 이치이다.

여기서, 세정제 성분은 본 출원인이 출원하여 등록한 특허등록번호 제1567512호 (2015.11.10. 공고)에 구체적으로 설명되어 있으며, 세정제는, 물, 수산화칼륨(KOH), 소디움자일렌설포네이트(Sodium Xylene Sulfonate), 패티아민옥사이드(Fatty Amine Oxide), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(Diethylene Glycol Mono Buthyl Ether), 니트릴로트리아세트산(NTA, Nitrilotriacetic Acid), 폴리옥시알킬렌알킬에테르(Polyoxyalkylene Alkyl Ether), 음이온 인(Anionic Phosphoric) 화합물, 소포제(Antiforming Agent)를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 세정제는 전체적으로 강알카리로 되고 필요에 따라 MEA(Mono Ethanol Amine)를 포함할 수도 있다.

이러한 강알카리 성분이 잔류하여 특히 DPF 표면에 코팅되어 있는 촉매(예를 들면, 백금 등)를 덮는 경우 촉매의 성능, 효율이 저하(예를 들면, 약 30% 정도)될 우려가 있다. 이에 세정제를 후술하는 바와 같이 중화 처리를 하는 것이 바람직하다.

상기의 DPF를 세정제로 세정하는 과정을 끝낸 후 도 3d에 도시한 바와 같이 세정제를 액 배관라인에 공기를 공급하여 세정제를 외부로 배출시킨다. 배출되는 세정제는 LTK로 회수될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 이 과정에서 수동으로 개폐하는 VV3을 솔레노이드 밸브로 변경하여 후술하는 도 3c와 같은 방법으로 일정한 시간 동안 고압의 공기를 단속하면서 수 사이클 동안 반복하는 것도 바람직할 것이다.

이러한 세정제를 액 공급라인과 DPF에서 배출시킨 후 도 3b에 도시된 바와 같이, 후술하는 중화제를 수용하는 LTK에 중화제를 투입하고, VV2, 3VV를 개방하고 최하단의 VV5는 전술한 도 3a와 달리 개방한다. 그런 후 사용자는 제어부(190)을 제어하여 LPP가 작동되어 LTK에 수용된 중화제를 LTK1 및 액 배관라인을 통해 DPF에 채워져서 VV5를 통해 제거 장치(100)의 외부로 배출되도록 한다. 배출되는 세정제를 중화시키는 중화제는 폐수 처리를 위하여 수거되도록 일정한 용기나 탱크에 저장하여 두는 것이 바람직하다. 여기서, 중화제로 세정하는 과정에서 LTK1을 통하지 않고 LPP와 VV2을 바로 연결하는 액 배관라인(미도시)을 이용하여 LPP의 압력을 통해 DPF를 세정을 할 수도 있다.

이러한 중화제는, 물, 구연산, 금속이온 봉쇄제, 소포제를 포함하는 것이 바람직하고, 구연산이 10~25wt%, 금속이온 봉쇄제가 5~10wt%, 소포제가 3~7wt% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 성분 및 비율에 의하여 후술하는 바와 같이 세정제를 물로 중화 내지 세척하는 것보다 훨씬 적은 량의 중화제를 사용하여 중화 과정에서 발생하는 폐수량을 매우 절감시킬 수 있다.

본 출원인이 동일한 조건에서 전술한 세정제를 사용하여 DPF를 세정한 후 DPF에 잔류한 세정제를 물로 세척하여 중화시키는 경우 사용되는 물의 량이 약 100 liter 정도 소요되었으나, 본 발명에 따라 DPF에 잔류한 세정제를 중화하기 위한 중화제의 양은 약 15 liter 정도 소요됨을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명에 따른 중화제를 사용하는 경우 종래기술에 비하여 약 85% 정도의 폐수 발생을 감소시킬 수 있다.

여기서, 구연산은 산성을 띠고 있어 알카리에 대하여 중화 작용을 하며, 금속이온 봉쇄제는 DOC와 DPF 담체에 코팅된 촉매의 금속성분이 산 또는 알카리에 취약하여 본래의 기능을 유지할 수 있도록 하고, 소포제는 각 성분을 혼합하는 과정이나 중화하는 과정에서 거품의 발생을 억제할 수 있다.

이러한 중화 과정을 완료한 후 액 배관라인의 중화제를 제거하기 위하여 전술한 바와 같이 도 3d에 도시한 플로우챠트의 액 배관라인에 공기를 공급하여 중화제를 외부로 배출시킨다. 배출되는 중화제는 LTK로 회수될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 이 과정에서 수동으로 개폐하는 VV3을 솔레노이드 밸브로 변경하여 후술하는 도 3c와 같은 방법으로 일정한 시간 동안 고압의 공기를 단속하면서 수 사이클 동안 반복하는 것도 바람직할 것이다.

다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 DPF에 세정제에 의하여 DPF와 분리 내지 계면활성화되어 DPF에 붙어 있는 카본 및 애쉬를 충격에 의해 배출할 수 있도록 설정된 시간과 회수로 단속적으로 압축 공기를 상기 DPF에 통과시킨다. 즉, RV를 조절하고, VV1을 열고, 3VV를 STK1에서 DPF로 개방되도록 조절하고, VV5를 개방한 후 사용자는 제어부(190)에서 SV와 comp가 작동하도록 조작한다. 이러한 조작에 의하여 제어부(190)는 미리 설정된 시간 동안 고압의 공기를 DPF로 공급한 후, 중단하고 다시 설정된 시간 동안 공급하는 과정을 설정된 사이클만큼 반복한다. 즉, 예를 들면, 고압의 공기를 1초 동안 DPF로 공급하였다 10초 중단하는 과정을 5회 반복할 수 있다. 이러한 고압 공기 공급, 중단 시간과 사이클 회수를 사용자가 제어부(190)에서 예를 들면 다이얼이나 미도시된 공지의 설정수단을 통해 간단하고 편리하게 설정할 수 있다.

도 4a에 도시된 DPF에서 배기 가스가 흐르는 점선으로 흐르는 화살표시 방향인 ‘A’와 반대 방향인 도 2 내지 도 4b에서 DPF의 측면에 실선으로 표시한 화살표인 ‘B’는 세정제, 중화제 및 공기가 흐르는 방향이다.

즉, 배기가스가 흐르는 방향과 본 발명의 제거 장치(100)에서 세정제, 중화제 및 공기가 흐르는 방향은 반대 방향이다.

여기서, 도 4b의 왼쪽에 공기를 연속적으로 공급하는 종래기술의 경우 공기는 저항이 적은 애쉬 등이 없는 곳으로 흐르려고 한다.

그러나, 본 발명에 따라 고압의 공기(약 7kg/㎠)를 단속적으로 공급하는 경우 도 4b의 우측에서와 같이 단속적인 공급에 따라 DPF에 충격을 가하게 되고 이러한 충격에 의해 DPF측과 부분적으로 계면 활성화된 상태에서 잔류하고 있는 애쉬 등이 간단하고 편리하게 분리되어 제거될 수 있다.

여기서, 제어부(190)는 사용자의 편의를 위하여 고압 공기를 공급하는 공기 압축기인 ‘comp’와 액을 공급하는 펌프인 ‘LPP’를 작동하는 버튼을 구비하고 이러한 부품의 작동 상태와 SV의 작동 상태 등을 표시하는 램프와 같은 표시수단(미도시)과, SV의 작동 시간과 회수를 설정할 수 있는 설정수단 등을 포함하여 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위하여 공지의 다양한 수단(예를 들면, 자동 및 수동 선택수단 등)을 구비하는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명에 따르면, 자동차 부품들에 고착된 카본 및 애쉬를 포함하는 입자상 물질을 보다 간단하고 편리하게 효과적으로 제거할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있으면서도 자동차 부품에 손상이나 훼손 등을 예방할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 고착화된 불순물을 제거하기 위하여 하나의 장치에서 세정 및 중화를 한 후 고압의 공기 등으로 충격을 가하여 불순물을 제거할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 세정 효과를 증대시켜 차량의 배기 성능을 향상시킬 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 제거 장치의 외부를 덮는 케이스를 부가하여 세정, 중화하는 과정에서 환경 오염을 최소화할 수 있는 DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제거 장치(미도시)에서 사용되는 DPF가 도 5에 도시되어 있다.

도 5에서의 DPF는 배기가스의 입구 및 출구의 직경과 큰 대형 차량용, 대형의 특수 차량용에 사용되는 DPF를 나타낸 단면도 및 평면도이다.

이러한 대형의 DPF의 경우 다수의 채널을 구비하고, 제거 장치에서 DPF로 유입되는 공기를 목표로 하는 채널로 유도하는 가이드부(210)을 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 공기가 유입되는 입구의 직경이 커서 고압의 공기가 전체 직경에 확산되는 것을 방지하고 사용자가 필요로 하는 애쉬 등이 많이 존재하는 채널(도 5의 ‘Y 방향 참조)측으로 고압 공기를 가이드부(210)이 유도할 수 있어 보다 효율적으로 애쉬를 제거할 수 있다. 즉, 도 5에서와 같이 Y 방향으로 대부분의 고압 공기가 흐르고 부분적으로 가이드부(210)에 의하여 가려진 영역인 X 방향으로는 공기가 매우 적게 흐르도록 가이드부(210)에 의하여 유도될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제거 장치는, 도 6에 도시되어 있다.

전술한 예와 달리 본 실시예에서는 세정제나 중화제를 불어내는 과정에서 고압의 공기가 외부로 배출됨에 따라 주위를 오염시킬 우려가 있으므로 액체와 기체를 분리시키는 예를 들면 사이클론과 같은 분리 수단이나 넓은 공간을 갖는 용기(미도시)를 마련하여 액체와 기체를 분리시킬 수 있다.

또한, 고압의 공기를 단속적으로 공급하는 과정에서도 분리되는 애쉬 등이 비산되지 않도록 할 수 있다.

아울러 도 6에 도시하지 않았지만 제거 장치의 일부나 전체를 둘러싸는 케이스 내지 하우징을 구비하여 제정이나 중화하는 과정 또는 애쉬를 배출하는 과정에서 비산되는 액체, 기체가 환경을 오염시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명의 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

Claims (8)

1. DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH)를 제거하기 위하여 프레임과 배관을 갖는 제거 장치로 카본 및 애쉬를 제거하는 방법에 있어서,
   상기 DPF를 자동차로부터 분리하여 상기 제거 장치에 결합하는 (1)과정과;
   상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF에 설정된 시간 동안 수용 또는 통과가능하게 상기 DPF로 세정제를 공급하여 상기 DPF 내의 카본 및 애쉬를 세정하는 (2)과정과;
   상기 (2)과정의 세정제를 배출하고 상기 제거 장치의 배관을 통해 상기 DPF 내의 잔존 세정제를 중화시키기 위해 중화제로 중화하는 (3)과정;을 포함하되,
   상기 (3)과정에서 중화제는, 물, 구연산, 금속이온 봉쇄제, 소포제를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬를 제거하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 (3)과정 후에 상기 중화제를 배출하고 상기 DPF에 잔존하는 카본 및 애쉬가 충격에 의해 배출될 수 있도록 설정된 시간과 회수로 단속적으로 압축 공기를 상기 DPF에 통과시키는 (4)과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬를 제거하는 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 중화제는, 구연산이 15~25wt%, 금속이온 봉쇄제가 5~10wt%, 소포제가 3~7wt% 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬를 제거하는 방법.
5. 삭제
6. DPF를 포함하는 자동차 부품으로부터 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치에 있어서,
   액체를 이송하는 액 배관 라인과 공기가 안내되는 공기 배관 라인을 지지하고, 상기 액 배관 라인과 상기 공기 배관 라인이 결합하는 하류측에 상기 DPF를 지지 가능하게 마련된 프레임과;
   상기 액 배관 라인에 액을 공급하는 액 공급 펌프와, 상기 공기 배관 라인에 고압 공기를 공급 가능하게 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 액 배관라인을 통해 상기 DPF에 설정된 시간 동안 수용 또는 통과 가능하게 상기 DPF로 세정제를 공급한 후 설정된 시간이 경과된 후 상기 DPF 내의 잔존하는 세정제를 중화시키기 위해 중화제를 공급하도록 제어하되,
   상기 중화제는, 물, 구연산, 금속이온 봉쇄제, 소포제를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 DPF를 중화한 후 상기 DPF에 잔존하는 카본 및 애쉬가 충격에 의해 배출될 수 있도록 설정된 시간과 회수로 단속적으로 압축 공기를 상기 공기 배관라인을 통해 상기 DPF로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 DPF는 다수의 채널을 구비하고, 상기 DPF로 유입되는 공기를 목표로 하는 상기 채널로 유도하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 및 애쉬(ASH) 제거 장치.

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